Réseau de migration et exposition aux perturbations environnementales d'une communauté de vertébrés arctiques

Moisan, Louis (2026). Réseau de migration et exposition aux perturbations environnementales d'une communauté de vertébrés arctiques. Thèse. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Département de biologie, chimie et géographie, 342 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : Au cours de leur cycle annuel, les espèces migratrices saisonnières transportent de l'énergie et de la matière entre les écosystèmes qu'elles visitent, et interagissent avec les espèces des réseaux trophiques locaux. En reliant des écosystèmes et des communautés éloignés, les espèces migratrices génèrent des dynamiques écologiques sur de grandes échelles spatiales. Des perturbations environnementales peuvent alors se propager à travers ces réseaux d'écosystèmes interconnectés par la migration et ultimement influencer la structure et la dynamique de systèmes naturels éloignés, mais connectés par la migration. Ainsi, les communautés comprenant des espèces migratrices peuvent subir l'influence de perturbations environnementales distantes, se produisant parfois à des milliers de kilomètres. Cependant, la structure des connexions écologiques établies par les espèces migratrices n'a jamais été caractérisée pour l'ensemble des espèces d'une communauté. Les objectifs de cette thèse sont de : i) développer un cadre permettant de représenter et de caractériser la structure des connexions migratoires maintenues entre une communauté focale et des communautés distantes, et ii) fournir une description empirique de la structure de ces connexions, ainsi que de l'exposition des espèces aux perturbations environnementales, en se basant sur une communauté de vertébrés arctiques. Nous nous concentrons sur la communauté de vertébrés de la plaine sud de l'île Bylot (~400 km2; Nunavut, Canada). Les communautés arctiques constituent un excellent modèle pour étudier la migration, en raison de leur faible richesse spécifique, forte proportion d'espèces migratrices et diversité relativement élevée de stratégies migratoires. Nous avons adapté la représentation des réseaux de migration, habituellement appliquée à l'échelle des espèces, pour caractériser les connexions migratoires entre une communauté focale et des écorégions distantes. Les « réseaux de migration des communautés » offrent un cadre pour caractériser la structure des connexions migratoires en utilisant des métriques traditionnellement utilisées dans les réseaux écologiques. L'approche conceptuelle proposée est facilement transférable à divers types d'écosystèmes à travers le globe. En caractérisant les connexions migratoires entre la communauté de vertébrés de l'île Bylot et diverses écorégions à l'échelle mondiale, nous avons montré que les communautés arctiques peuvent faire partie intégrante de vastes réseaux de migration incluant des centaines d'écorégions. Bien que le chevauchement spatial des espèces de vertébrés de l'île Bylot soit faible pendant la non-reproduction, leur organisation est modulaire, avec des groupes d'espèces partageant des régions communes. Nous avons montré que le recours à l'occurrence, à l'abondance ou à la biomasse des espèces pour pondérer les connexions migratoires apporte des informations complémentaires sur la structure d'un réseau de migration. Certaines espèces présentent une large répartition, mais une faible abondance et biomasse, et inversement ; selon la métrique choisie, le rôle structurel des espèces peut donc varier au sein d'un réseau de migration. L'utilisation de l'abondance ou de la biomasse pour pondérer les connexions migratoires met en évidence une subdivision plus fine du réseau en modules comparativement à l'emploi de l'occurrence. Par ailleurs, l'estimation de l'abondance et de la biomasse des espèces de vertébrés de l'île Bylot a permis de constituer un jeu de données unique et rare qui permettra d'évaluer les changements de biodiversité et modéliser la dynamique trophique au sein d'une communauté terrestre arctique. Dans un dernier temps, nous avons quantifié l'exposition des espèces de vertébrés de l'île Bylot aux perturbations environnementales durant la période de non-reproduction. Nous avons observé que les espèces migratrices d'une communauté de la toundra sont exposées à diverses perturbations environnementales hors de la période de reproduction, mais surtout au réchauffement du climat et aux activités agricoles. N us avons également observé que les espèces migratrices partageant un habitat et une diète similaires pendant la période de reproduction ont tendance à migrer vers des lieux distincts pendant la période de non-reproduction, tout en étant exposées à des perturbations environnementales similaires. La caractérisation des connexions migratoires générées par les espèces migratrices de l'île Bylot contribue à une meilleure compréhension de la vulnérabilité de cette communauté face à des perturbations environnementales distantes. Globalement, cette thèse représente un premier pas dans l'étude des patrons migratoires à l'échelle des communautés et contribue à l'émergence d'un nouveau champ de recherche en écologie. -- Mot(s) clé(s) en français : Migration saisonnière, Communauté de vertébrés, Métacommunauté, Réseau de migration, Perturbations environnementales, Arctique, île Bylot. --
ABSTRACT : Over their annual cycle, seasonally migratory species transport energy and matter between the ecosystems they visit, and interact with species in local food webs. By linking distant ecosystems and communities, migratory species generate large-scale ecological dynamics. Environmental perturbations can then spread through these networks of ecosystems interconnected by migration and ultimately influence the structure and dynamics of natural systems that are geographically distant yet connected through migration. Thus, communities that include migratory species may be affected by environmental perturbations occurring thousands of kilometers away. However, the structure of the ecological connections established by migratory species has never been characterized for all species within a community. The objectives of this thesis are i) to develop a framework for representing and characterizing the structure of migratory connections maintained with a focal community, and (ii) to empirically describe both the structure of these connections and the exposure of species to environmental perturbations, using an Arctic vertebrate community as a case study. We focus on the vertebrate community of the south plain of Bylot Island (~400 km2 ; Nunavut, Canada). Arctic communities represent an excellent model for studying migration due to their low species richness, high proportion of migratory species, and relatively diverse migratory strategies. We adapted the representation of migration networks, typically applied at the species level, to study migratory connections between a focal community and distant ecoregions. Community migration networks provide a framework for characterizing the structure of migratory connections using metrics traditionally employed in ecological networks. The proposed conceptual approach is easily transferable to diverse ecosystems around the globe. By characterizing migratory connections between the Bylot Island vertebrate community and various ecoregions worldwide, we showed that Arctic communities can be integral parts of extensive migration networks involving hundreds of ecoregions. Although spatial overlap among Bylot Island vertebrates is low during the non-breeding period, their organization is modular, with groups of species occupying common regions. We found that using species occurrence, abundance, or biomass to weight migratory connections provides complementary information on the structure of a migration network. Some species exhibit large distributions but represent a low abundance and biomass, and vice versa Thus, depending on the selected metric, the structural role of a species can vary within a migration network. Weighting migratory connections by abundance or biomass highlights a finer subdivision of the network into modules compared to using occurrence. Furthermore, estimating the abundance and biomass of Bylot Island vertebrates produced a unique and rare dataset, useful for assessing biodiversity changes and modeling trophic dynamics within an Arctic terrestrial community. Finally, we quantified the exposure of Bylot Island vertebrates to environmental perturbations during the non-breeding period. We observed that migratory species in a tundra community are exposed to various environmental perturbations outside the breeding period, primarily warming and agricultural activities. We also found that migratory species sharing a similar habitat and diet during the breeding season tend to migrate to distinct non-breeding sites, while being exposed to similar environmental perturbations. Characterizing the migratory connections generated by migratory species of Bylot Island contributes to a better understanding of the vulnerability of this community to distant environmental perturbations. Overall, this thesis represents a first step in the study of community-level migration patterns and contributes to the emergence of a new field of research in ecology. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Seasonal migration, Vertebrate community, Meta-community, Migration network, Environmental perturbations, Ar tic, Bylot Island.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Bêty, Joël
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Gravel, Dominique
Information complémentaire :	Thèse présentée dans le cadre du programme de doctorat en biologie en vue de l'obtention du grade de Philosophiae Doctor (Ph. D.).
Mots-clés :	Vertébrés - Migration - Nunavut - Bylot, Île; Perturbations écologiques - Nunavut - Bylot, Île; Perturbations environnementales.
Départements et unités départementales :	Département de biologie, chimie et géographie > Biologie
Date de dépôt :	11 mars 2026 20:22
Dernière modification :	11 mars 2026 20:22
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/3495